TWI432829B - 光感測器電路及其驅動方法以及具有其之觸控螢幕面板 - Google Patents

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Description

光感測器電路及其驅動方法以及具有其之觸控螢幕面板
實施例有關於光感測器電路、其驅動方法、以及利用光感測器電路充當感測器單元之感光型觸控式螢幕面板。
平面顯示器裝置包含諸如有機發光顯示器裝置、液晶顯示器裝置、電漿顯示器裝置、場發射顯示器裝置等等。一般而言，平面顯示器裝置相對於傳統陰極射線管(CRT)裝置具有其優點。
更特別的是，一般而言，平面顯示器裝置厚度較薄、重量較輕、而且相較於傳統CRT裝置，適以消耗較低之功率。根據可以簡易地製造為較小尺寸及/或可以電池電源進行相對較長時間之使用，諸如有機發光顯示器裝置以及液晶顯示器裝置的平面顯示器裝置同樣也可以使用於可攜式電子設備。
更特別的是，諸多的裝置可能會利用觸控式螢幕面板，使用者可藉此使用諸如人手或物件來選擇顯示在平面顯示器裝置螢幕上的指令內容而輸入其指令。可以在平面顯示器裝置的前表面之上提供觸控式螢幕面板，並且可以將人手或物件所碰觸到的碰觸位置直接轉換成電氣訊號，致使在碰觸位置所選擇的指令內容可被接受為輸入訊號。
諸如通常可耦合至平面顯示器裝置的鍵盤及/或滑鼠之分離輸入裝置可以藉由觸控式螢幕面板來替代之，此種面板可適以實現額外的功能。例如，電阻性型式面板、電容性型式面板、感光型式面板為各種不同的觸控式面板。
電阻性型式面板可以基於透明導電薄膜之間的電阻性連接而進行操作，其中的透明導電薄膜則是排列於兩基板之間。如此的電阻性型式面板可能具有實現上相對較為簡單之優點，但可能具有機械與環境可靠度相對較低之缺點。
電容性型式面板可以根據電容量的改變而藉由感測流經感測器電極以及手指之間的細微電流來判斷碰觸之位置。如此的電容性技術可能具有更易受雜訊訊號影響之缺點。
感光型式的面板並非利用薄膜等材質，而且基於諸如高透射率，基本上可以認為是觸控式的。再者，顯示器裝置的透射率與明亮度之維持為提供高品質裝置之重要因數。
然而，更多適用於更精確的光感測裝置及/或方法可能具有其優點及/或需要其用以實現感光型式的觸控式螢幕面板，如同上述。
因此實施例指向光感測電路、其驅動方法、以及利用如此的光感測器電路之感光型式觸控式螢幕面板，其實質克服一個或者多個因習知技術的限制與缺點所致之問題。
因此實施例的特徵為提供一種光感測器電路，其在實現光感測電路上，藉由最大化光接收組件的光接收區域、以及最小化電源線 與訊號線的數目，可更為精準地感測光線變化的程度。
因此實施例的個別特徵為提供一種包含光感測器電路的觸控式螢幕面板之驅動方法，其中的光感測器電路則在實現光感測電路上，可藉由最大化光接收組件的光接收區域、以及最小化電源線與訊號線的數目，更為精確地感測光線變化的程度。
因此實施例的個別特徵為提供一種包含光感測器電路之觸控式螢幕面板，其可以藉由最大化每個感測器單元中所提供的光接收組件之光接收區域來改善觸控式螢幕面板之靈敏度。
可以藉由提供一種光感測器電路來實現至少一個上述以及其他的特徵與優點，該光感測器電路包含一耦合至第一電源供應端的光接收組件；一耦合於光接收組件與第二電源供應端之間的電容器；一第一電晶體，其包含閘極電極，該閘極電極耦合至電容器之第一電極；以及一第二電晶體，其包含閘極電極，該閘極電極耦合至選擇訊號線，其中的第一電晶體耦合於選擇訊號線以及第二電晶體的第一電極之間，而第二電晶體則耦合於第一電晶體的第二電極以及輸出訊號線之間。
光感測器電路可以包含一第三電晶體，其包含一耦合至初始化電源供應端之閘極電極，該第三電晶體可以耦合於第二電源供應端以及輸出訊號線之間。
光接收組件可以是一種PIN二極體、PN二極體或者光耦合器，具有可以耦合至電容器第一電極之陰極、以及可以耦合至第一電源供應端之陽極。
電容器可以包含一耦合至第二電源供應端之第二電極，而電容器 的第一電極則可以耦合至光接收組件之陰極以及第一電晶體之閘極電極。
第二電晶體可以包含一耦合至相應於輸出終端的輸出訊號線之第二電極。
第二電晶體可以是一種N型電晶體，且第二電晶體之第一電極可以相應於源極電極，而第二電晶體之第二電極則可以相應於汲極電極。
第三電晶體可以包含一耦合至第二電源供應端之第一電極、以及耦合至相應於輸出終端的輸出訊號線之第二電極。
第三電晶體可以是一種N型電晶體，且第三電晶體之第一電極可以相應於源極電極，而第三電晶體之第二電極則可以相應於汲極電極。
第二電源供應端可以適用以供應低準位之電壓或者接地電壓。
第一電晶體可以包含一耦合至選擇訊號線之第一電極。
第一電晶體可以是一種N型電晶體，且第一電晶體之第一電極可以相應於汲極電極，而第一電晶體之第二電極則可以相應於源極電極。
第一電晶體可以是一種P型電晶體，且第一電晶體之第一電極可以相應於源極電極，而第一電晶體之第二電極則可以相應於汲極電極。
第一電晶體可以包含一耦合於選擇訊號線以及第二電晶體的閘極電極之第一電極，其中施加至選擇訊號線的選擇訊號可以適用以 同時為施加至第一電晶體第一電極之電源電壓、以及施加至第二電晶體閘極藉以控制第二電晶體ON/OFF狀態之控制訊號。
第一電源供應端可以適用以交替施加高準位電壓以及低準位電壓，其中當施加高準位電壓時，光接收組件處於順向偏壓狀態，而當施加低準位電壓時，光接收組件則處於逆向偏壓狀態。
藉由提供一種驅動光感測器電路之驅動方法可以實現至少一個上述以及其他特徵與優點，其方法可以包含於資料框週期的第一週期之期間內，在第一電源訊號高準位電壓狀態下，將第一電源訊號施加至光接收組件的陽極，藉以將相應於所施加的第一電源訊號之電壓儲存於一電容器之中，並且基於所施加的第一電源訊號之電壓，初始化第一電晶體之閘極電極；其方法尚包含於資料框週期的第二週期之期間內，在第一電源訊號低準位電壓狀態下，將第一電源訊號施加至光接收組件的陽極，並且依據入射在光接收組件上的光線量所產生的光漏電流，基於施加至第一電晶體閘極之電壓，將儲存在電容器中的電壓放電；其方法並且包含於資料框週期的第三週期之期間內，將具有高準位電壓的選擇訊號施加至選擇訊號線，選擇訊號線耦合至第一電晶體的第一電極以及第二電晶體，第二電晶體耦合於第一電晶體的第二電極以及輸出訊號線之間，而最後輸出一輸出訊號，該輸出訊號具有基於入射在光接收組件上的光量之電壓數值。
其方法可以進一步包含於第K個資料框的第一週期之期間內，維持第(K-1)個框週期之第三週期的輸出訊號之最終電壓、以及基於該最終電壓而執行取樣處理。
在某一個資料框的第一、第二、以及第三週期之間，可以實現框週期的第二週期為時間最長者。
其方法可以進一步包含於第二週期的特定週期內，將高準位初始化電源施加至第三電晶體之閘極電極，藉以導通第三電晶體，並且基於第二電源供應端之電壓而初始化輸出終端之電壓。
第一電晶體之第一電極可以耦合至選擇訊號線以及第二電晶體之閘極電極，其中施加至選擇訊號線的選擇訊號可以適用以同時為施加至第一電晶體第一電極之電源電壓、以及施加至第二電晶體閘極藉以控制第二電晶體ON/OFF狀態之控制訊號。
藉由提供一種觸控式螢幕面板可以實現至少一個上述以及其他特徵與優點，包含複數條順著與第二方向交錯的第一方向延伸之選擇訊號線、複數條順著第二方向延伸之輸出訊號線、以及複數個配置於由選擇訊號線與輸出訊號線個別部分所界定的個別區域中之感測器單元，每個感測器單元皆耦合至個別的選擇訊號線與輸出訊號線，其中每個感測器單元可以包含一耦合至一第一電源供應端之光接收組件、一耦合於光接收組件與第二電源供應端之間的電容器、一包含耦合至電容器第一電極的閘極電極之第一電晶體、以及一包含耦合至選擇訊號線的閘極電極之第二電晶體，其中的第一電晶體可以耦合於選擇訊號線以及第二電晶體的第一電極之間，而第二電晶體則可以耦合於第一電晶體的第二電極以及輸出訊號線之間。
50、50’‧‧‧觸控式螢幕面板
60、60’‧‧‧感測器單元
C‧‧‧電容器
PD‧‧‧光接收組件
Sout‧‧‧輸出終端
T1、T1’‧‧‧第一電晶體
T2‧‧‧第二電晶體
T3‧‧‧第三電晶體
t1‧‧‧第一週期
t2‧‧‧第二週期
t3、t3’‧‧‧第三週期
VG.T1‧‧‧閘極電壓
VG.T1’‧‧‧閘極電壓
V1‧‧‧高準位電壓
V2‧‧‧高準位電壓
SEL‧‧‧選擇訊號線
[SEL]‧‧‧選擇訊號
O‧‧‧輸出訊號線
VDD‧‧‧第一電源供應端
VSS‧‧‧第二電源供應端
VINT‧‧‧初始化電源
SEL1~SELn‧‧‧第一~第n選擇訊號線
O1~Om‧‧‧第一~第m輸出訊號線
圖1闡述光感測器電路示範實施例之電路圖； 圖2闡述可用於操作圖1光感測器電路的示範訊號之時序圖；圖3闡述光感測器電路另一示範實施例之電路圖；圖4闡述可用於操作圖3光感測器電路的示範訊號之時序圖；以及圖5A與5B闡述觸控式螢幕面板示範實施例之電路圖。
藉由參照附圖詳細說明典範實施例，對熟知該項技術者而言，上述與其他的特徵及優點將更為顯而易見。
2009年9月2日向韓國智慧財產局提出的韓國專利申請第10-2009-0082447號、且標題為：“光感測器電及其驅動方法以及具有其之觸控式螢幕面板”在此合併而參考其全文。
此時將參照所附之圖式更完整地說明示範實施例；然而，實施例可以不同的型式實施之，而且不應視為限制在此所提之實施例。再者，提供這些實施例致使本揭露事項能夠完整，而且將完全地傳達本發明之範疇給予熟知該項技術者。
在附圖之圖式中，當某一組件指稱為耦合至另一組件時，除非在其他方面有所特定者，否則其可以透過一個或多個其他介於其間的組件而直接或間接耦合至其他組件。此外，同樣也會了解到當某一組件指稱為在於兩個組件”之間”，其可以是該兩個組件之間的唯一組件，或者一個或多個介於其間的組件可以呈現。全文相似的參考數字指稱相似的組件。
圖1闡述光感測器電路示範實施例之電路圖。參照圖1，光感測器電路可以包含一光接收組件PD、一電容器C、一第一電晶體T1、 一第二電晶體T2、以及一第三電晶體T3。
光接收組件PD可以耦合於一第一電源供應端VDD與電容器C的第一電極之間。相應於光接收組件PD所接收的光線變化之電流可以流過光接收組件PD，並且可以電容器C放電至一預定電壓。
更特別的是，光接收組件PD之陰極可以耦合至電容器C的第一電極，而光接收組件PD之陽極則可以耦合至第一電源供應端VDD。光接收組件PD可以是諸如一種PIN二極體(p型半導體/本質半導體/n型半導體之二極體)、PN二極體(p型半導體/n型半導體之二極體)、光耦合器等等。應該了解到光接收組件PD之實施例並不受限於如此型式及/或材質。
參照圖1，電容器C之第一電極可以耦合至光接收組件PD之陰極與第一電晶體T1之閘極電極。電容器C的第二電極可以耦合至第二電源供應端VSS。電容器C可以藉此用以儲存施加至第一電晶體T1的閘極電極之電壓。
第二電源供應可以供應一低準位電壓，例如接地電壓GND。
第一電晶體T1的第一電極與第二電極可以分別耦合至一選擇訊號線SEL以及第二電晶體T2的第一電極。依照以上所探討的，第一電晶體T1的閘極電極可以耦合至光接收組件PD之陰極以及電容器C之第一電極。
第一電晶體T1可以是一種N型電晶體。在如此的實施例中，第一電晶體T1可以源極隨耦器結構操作。耦合至選擇訊號線SEL之第一電晶體T1第一電極以及耦合至第二電晶體T2第一電極之第二電極可以相應於源極電極。
電晶體T2可以包含一可以耦合至選擇訊線之閘極電極。依照以上所探討的，第二電晶體T2的第一電極可以耦合至第一電晶體T1的第二電極。第二電晶體T2的第二電極可以耦合至一輸出訊號線O以及一輸出終端Sout。
第二電晶體T2可以是一種N型電晶體。第二電晶體T2可以作用為一種切換組件。
第三電晶體T3可以包含一閘極電極以及第一與第二電極。第三電晶體T3的閘極電極可以耦合至一初始化電源VINT供應端，第三電晶體T3的第二電極可以耦合至第二電源供應端VSS，而第三電晶體T3的第二電極則可以耦合至輸出訊號線O與輸出終端Sout。
第三電晶體T3可以是一種N型電晶體。第三電晶體T3可以作用為一種切換組件。
在實施例中，第一、第二以及第三電晶體T1、T2與T3每個皆可以是諸如一種多晶矽薄膜電晶體、非晶矽薄膜電晶體、有機薄膜電晶體等等。應該了解的是，第一、第二以及第三電晶體T1、T2與T3之實施例不受限於如此之電晶體型式及/或材質。例如，儘管第一、第二以及第三電晶體T1、T2與T3闡述於圖為N型電晶體，但在某些實施例中，一個、某些或者所有的電晶體皆可以實現為P型電晶體。
圖2闡述可用於操作圖1光感測器電路的示範訊號之時序圖。
將參照圖1與2來說明光感測器電路之示範操作。如圖2所示，圖1的光感測器電路之操作示範週期可以包含第一週期t1、第二週期t2、以及第三週期t3。
參照圖1與2，在第一週期t1之期間中，可以將第一電晶體T1的閘極電壓VG.T1初始化。在第二週期t2之期間中，可以感測到光接收組件PD所接收到的光線量之變化。在第三週期t3之期間中，相應於光接收組件PD所接收到的光線量變化可以透過輸出終端Sout輸出。
參照圖2，於諸如K-1資料框的資料框週期第三週期t3之期間內所輸出的最終電壓數值於諸如K資料框的下一個資料框第一週期t1之期間內可以維持。因此，於下一個資料框(K資料框)之第二週期t2之期間內，可以執行基於前一個資料框(K-1資料框)第三週期t3之期間內的最終電壓數值輸出之取樣處理。基於前一個資料框(K-1資料框)第二週期t2之期間內所感測到的光線量、以及目前資料框(K資料框)第二週期t2之期間內所感測到的光線量之電壓數值變化可以透過輸出終端Sout傳送至一類比-數位轉換器ADC(並無顯示)，並且可以轉換成為數位數值。
參照圖2，分別於第一、第二以及第三週期t1、t2與t3之期間內，可以將第一電源、初始化電源VINT以及選擇訊號[SEL]施加至光感測器電路，例如圖1的示範光感測器電路，藉以執行上述之操作。
在實施例中，於個別資料框的第一、第二以及第三週期t1、t2與t3之間，可以將第二週期t2實現為其中最長者。藉由增加及/或最大化諸如第二週期t2之感測週期、及/或減少及/或最小化諸如初始化週期t1之非感測週期及/或輸出週期t3，便可以改善光感測效率及/或準確度。
參照圖1與2，在諸如K資料框之期間中，於第一週期t1期間內，第一電源可以處於高準位V1之狀態。如已上所探討的，可以將第一電源施加至光接收組件PD之陽極。如果依照以上所探討的，施加具有高準位V1之第一電源，則光接收組件PD便可以操作在順向偏壓之狀態，致使電壓V1-Vf.PD(光接收組件PD之順向臨界電壓)可以施加至耦合於光接收組件陰極電極的第一電晶體T1之閘極電極。電容器C可以提供於光接收組件PD陰極電極以及第二電源供應端VSS(例如，接地)之間，可以相應於V1-Vf.PD之電壓充電，其可以施加至第一電晶體T1之閘極電極。
更特別的是，於第一週期t1之期間內，高準位的第一電源V1可以用以初始化耦合於光接收組件陽極電極的第一電晶體T1之閘極電極。第一電晶體T1之閘極電壓VG.T1可以於第一週期t1之期間內逐漸增加。參照圖2，於第一週期t1之後部期間內及/或結束點上，第一電晶體T1之閘極電壓VG.T1可以具有等於及/或相應於V1-Vf.PD之電壓。
仍參照圖1與2，於第一週期t1之期間內，施加至訊號選擇線之選擇訊號[SEL]可以處於低準位狀態。更特別的是，在其中的第二電晶體T2為N型電晶體之實施例中，於第一週期t1之期間內，如果所施加的選擇訊號[SEL]處於低準位狀態，則第二電晶體T2便可以處在OFF狀態。
於第二週期t2之期間內，第一電源可以處於低準位狀態，而光接收組件PD則可以操作於逆向偏壓。
在如此之實施例中，基於入射於光接收組件PD上的光線量所產生 的光漏電流會導致第一電晶體T1之閘極電壓VG.T1，亦即電容器C之放電電壓，可以基於該光漏電流而進行放電。在示範實施例的說明中，相應於光漏電流所放電的電壓稱為ΔV。
更特別的是，例如電容器C可以正比於入射於光接收組件PD上的光線量而進行放電。因此，固定的電流可以從電容器C透過光接收組件PD而流到處於低準位狀態之第一電源供應端VDD。一般而言，當入射光相對較為明亮時，經過光接收組件PD之電流量便可相對較大，而當入射光相對較暗及/或較低時，經過光接收組件PD之電流量便可相對較小。
參照圖1與2，於第二週期t2之期間內，第一電晶體T1之閘極電壓VG.T1，例如儲存於電容器C中的電壓，可以逐漸降低。於第二週期t2之後部期間內，例如在第二週期t2之結束點上，第一電晶體T1之閘極電壓VG.T1，例如儲存於電容器C中的電壓，可以相應於V1-Vf.PD-ΔV。
於第二週期t2之期間內，初始化電源VINT訊號可以包含高準位之脈衝，例如處於高準位狀態一段預定之週期。初始化電源VINT訊號可以施加第三電晶體T3之閘極電極。在其中的第三電晶體T3為N型電晶體之實施例中，如果將處於高準位狀態之初始化電源VINT訊號施加至第三電晶體T3之閘極電極，則第三電晶體T3便可以導通。所以，輸出終端的電壓Sout可以初始化為第二電源供應端VSS之電壓，例如接地。更特別的是，輸出終端Sout可以透過第二電源供應端VSS之間的電流路徑、經過電三電晶體T3而至第三電晶體T3相應於輸出終端Sout之第一電極，將之初始化。
在圖2之示範實施例中，初始化電源VINT訊號具有對於第二週期t2結束點之高準位狀態。然而，實施例並不受限於此。換言之，例如可以在第二週期的起始點或中間點將輸出終端Sout初始化。
參照圖1與2，於第三週期t3之期間內，處於高準位狀態的選擇訊號[SEL]可以施加至選擇訊號線SEL。換言之，例如在某些實施例中，於第二週期t2之期間內將輸出終端Sout的電壓初始化之後，處於高準位狀態之選擇訊號[SEL]可以施加至選擇訊號線SEL。在其中的第二電晶體T2為N型電晶體之實施例中，如果選擇訊號[SEL]處於低準位狀態，則第二電晶體T2便可以導通。
更特別的是，有關於可以實現為N型電晶體且可以操作充當源極隨耦器之第一電晶體T1，其可以耦合至高準位選擇訊號[SEL]所施加的選擇訊號線SEL之第一電極可以相應於其汲極電極，而可以耦合至第二電晶體T2第一電極之第二電極則可以相應於其源極電極。
當於第三週期t3之期間內第二電晶體T2導通，電晶體T1諸如第二電極的源極電極可以透過第二電晶體T2耦合至輸出終端Sout，其可以先前已經於諸如第二週期t2之期間內初始化為第二電源供應端VSS之電壓，例如接地電壓。所以，可以將第一電晶體T1導通。在如此的實施例中，例如施加至第一電晶體T1的電壓，例如V1-Vf.PD-ΔV，可以高於諸如第二電晶體T2第二電極的源極電極上之電壓，例如接地電壓。更特別的是，施加至選擇訊號線SEL之選擇訊號[SEL]同樣也可以施加至第一電晶體T1的第一電極。因此，實施例可以消除供應電壓給予諸如第一電晶體T1第一電極個別的接線之需求。
更特別的是，第一電晶體T1可以操作為一種隨耦器模式，而在其源極電極上的電壓則可以閘極電極之電壓而逐漸升高，亦即以V1-Vf.PD-ΔV-VT1.th(第一電晶體T1之臨界電壓)逐漸升高。當源極電極之電壓達到V1-Vf.PD-ΔV-VT1.th，第一電晶體T1便可以截止。
因此，如圖2所示，耦合至第一電晶體T1源極電極的輸出終端Sout之電壓可以從接地電壓逐漸地升高至V1-Vf.PD-ΔV-VT1.th。
此後，選擇訊號[SEL]，會從高準位狀態改變為低準位狀態，第二電晶體T2則可以截止。如果第二電晶體T2截止，則在第一電晶體T1的源極電極與輸出終端Sout之間的路徑便會分離。所以，於諸如K-1資料框的先前資料框之第三週期t3期間內可能已經逐漸升高的輸出終端Sout之電壓便可以維持在V1-Vf.PD-ΔV-VT1.th。
更特別的是，諸如在某些實施例中，於諸如K-1資料框的先前資料框之第三週期t3期間內所輸出的最終電壓V1-Vf.PD-ΔV-VT1.th便可以於目前的K資料框的第一週期t1之期間內維持。因此，可以執行基於先前K-1資料框的最終電壓之取樣處理。更特別的是，在實施例中，例如相應於針對先前K-1資料框第二週期t2所感測到的光線改變量之電壓改變量可以經由輸出終端Sout傳送至類比數位轉換器ADC(並無顯示)，並且可以轉換成為數位數值。
一般而言，當相對較少的光線量入射於光接收組件PD上時，電容 器C之放電量可以相對較低，而ΔV可以相對較小。在如此的實施例中，經由輸出終端Sout所輸出的最終電壓數值之振幅可以相對較大。
當相對較大量的光線入射於光接收組件PD時，電容器C之放電量可以相對較高，而ΔV可以相對較大。在如此的實施例中，經由輸出終端Sout所輸出的最終電壓數值之振幅可以相對較小。
實施例可以提供一種光感測器電路，例如以上參照圖1與2所探討的光感測器電路，其中可以基於入射於光接收組件PD上的光線量來改變從其輸出終端Sout所輸出的最終電壓數值，致使可以感測到入射光線量之改變。
在某些實施例中，施加至選擇訊號線SEL之選擇訊號[SEL]可以用來充當控制第二電晶體T2的ON/OFF狀態以及將電壓供應至第一電晶體T1的第一電極之訊號。因此，藉由利用可以用來供應選擇訊號[SEL]之選擇訊號線SEL同樣也可以將電源供應至第一電晶體T1的第一電極，實施例可以致使能夠減少某一些的電源線。所以，實施例同樣也可以致使光接收組件的光接收區域能夠增加及/或最大化。藉由增加及/或最大化光接收區域，實施例可以致使能夠更精準地感測到入射光之改變量。
圖3闡述光感測器電路另一示範實施例之電路圖。圖4闡述可用來操作圖3感測器電路的示範訊號之時序圖。圖3的示範感測器電路以及圖4的示範訊號分別實質相應於圖1的示範感測器電路以及圖2的示範訊號。因此，一般而言，以下將僅說明圖1與圖3的示範感測器電路以及圖2與圖4的示範訊號之間的差異。
更特別的是，參照圖3，圖3的光感測器電路實質相應於圖1的光感測器電路，除了圖3的光感測器電路之第一電晶體T1’以P型實現之外，反之圖1的光感測器電路之第一電晶體T1乃是實現為N型。
在圖3所示的實施例中，第一電晶體T1’可以操作為一種電流源。更特別的是，第一電晶體T1’的第一電極可以耦合至選擇訊號線SEL，並且可以相應於其源極電極。第一電晶體T1’的第二電極可以耦合至第二電晶體T2的第一電極，並且可以相應於其汲極電極。
參照圖2與4，於第一與第二週期t1、t2之期間內，圖3的示範光感測器電路與圖1的示範光感測器電路之操作可以是相同的。以第一電晶體T1’實現為P型電晶體，圖3的示範光感測器電路之操作在例如第三週期t3’內可能有所不同。
參照圖4以及依照以上有關於圖2所探討的，於第二週期t2之期間內，初始化電源VINT訊號可以包含可以導通第三電晶體T3之高準位脈衝。所以，輸出終端Sout可以初始化為第二電源供應端VSS諸如接地電壓之數值。再者，於第三週期t3之期間內，例如在輸出終端Sout初始化之後，當具有高準位V2的選擇訊號[SEL]施加至其閘極電極時，便可以將諸如N型電晶體之第二電晶體T2導通。
參照圖4，當高於施加至其閘極電極之電壓施加至其源極電極時，便可以將P型的第一電晶體T1’導通。例如，當施加至其源極電極的電壓高於施加至其閘極電極的電壓V1-Vf.PD-(-ΔV)時， 便可以將第一電晶體T1’導通。
選擇訊號[SEL]的高準位電壓V2可以大於或者等於第一電源訊號之高準位電壓V1。
當第二電晶體T2處於ON的狀態，第一電晶體T1’的汲極電極便可以透過第二電晶體T2耦合至輸出終端Sout以及輸出訊號線O。更特別的是，隨著第一電晶體T1’與第二電晶體T2處於ON狀態，便可以形成從第一電晶體T1’的源極電極經由第一電晶體T1’的汲極電極與第二電晶體T2而到輸出終端Sout與輸出訊號線O之電流路徑。所以，相應於第一電晶體T1’的源極電極與閘極電極之間的電壓之電流可以流至輸出終端Sout。依照如此的電流流動，如圖4所示，輸出終端上的最終電壓便可以逐漸增加。
在如此的實施例中，諸如流至輸出終端Sout之電流可以具有相應於第一電晶體T1’的源極電極與閘極電極之間的電壓之振幅。當相對較小的光線量入射於光接收組件PD上時，電容器C的放電量可以相對較低，而ΔV則可以相對較小。因此，源極與閘極之間的電壓可以相對較小。因此，流至輸出終端Sout的電流振幅同樣也可以相對較小。在如此的實施例中，經由輸出終端Sout所輸出的最終電壓數值之振幅可以相對較小。
當相對較大量的光線入射於光接收組件PD時，電容器C之放電量可以相對較高，而ΔV可以相對較大。因此，源極與閘極之間的電壓可以相對較大，而流至輸出終端Sout的電流振幅同樣也可以相對較大。在如此的實施例中，經由輸出終端Sout所輸出的最終電壓數值之振幅可以相對較大。
參照圖4，於諸如K資料框的先前資料框第三週期t3之期間內所輸出的最終電壓數值可以於諸如K資料框的目前資料框第一週期t1之期間內維持。因此，可以執行基於前一個資料框K-1的最終電壓數值之取樣處理。更特別的是，在實施例中，例如相應於針對先前K-1資料框第二週期t2所感測到的光線改變量之電壓改變量可以經由輸出終端Sout傳送至類比數位轉換器ADC(並無顯示)，並且可以轉換成為數位數值。
如以上所探討的，比較圖3與4之實施例以及圖1與2之實施例，其操作原理乃是相似的，但其中從輸出終端所輸出的最終電壓數值可以正比於入射於光接收組件PD上的光線量而改變則有所不同。
圖5A與5B闡述觸控式螢幕面板50、50’示範實施例之電路圖。
參照圖5A與5B觸控式螢幕面板50、50’可以包含以第一方向所配置的n條選擇訊號線SEL、以第二方向所配置的m條輸出訊號線O、以及複數個感測器單元60、60’。第二方向可以與第一方向交錯。感測器單元60、60’每個皆可以相應於選擇訊號線SEL以及輸出訊號線O個別部分所界定的區域。更特別的是，感測器單元60、60’每個皆可以耦合至個別的選擇訊號線SEL以及輸出線。
在實施例中，感測器單元60、60’分別可以實現為圖1與3的光感測器電路。更特別的是，在圖5A與5B中所闡述的示範實施例中，圖5A的觸控式螢幕面板50之感測器單元60可以相應於圖1的示範光感測器電路，而圖5B的觸控式螢幕面板50’之感測器單元60’則可以相應於圖3的示範光感測器電路。所以，以上已經參照圖1-4解釋了如此的示範感測器單元60、60’。
更特別的是，感測器單元60、60’每個皆可以包含一耦合至第一電源供應端VDD之光接收組件PD、一耦合於光接收組件與第二電源供應端VSS之間的電容器C、一第一電晶體T1、T1’、一第二電晶體T2、以及一第三電晶體T3。
第一電晶體T1、T1’可以耦合於個別某一的選擇訊號線SEL以及第二電晶體T2的第一電極之間。第一電晶體T1、T1’之閘極電極可以耦合至電容器C之第一電極。
第二電晶體T2可以耦合於第一電晶體T1、T1’的第二電極以及個別某一條輸出訊號線O之間。第二電晶體T2的閘極電極可以耦合至個別某一條輸出訊號線O。
第三電晶體T3可以耦合於第二電源供應端VSS以及個別某一輸出訊號線O之間。第三電晶體T3的閘極電極可以耦合至初始化電源供應端。
在某些實施例中，例如在圖1與5A的示範實施例中，第一電晶體T1可以是N型電晶體，且第一電晶體T1的第一電極可以相應於汲極電極，而第一電晶體T1的第二電極則可以相應於源極電極。在如此的實施例中，汲極電極可以耦合至個別的選擇訊號線SEL，而源極電極則可以耦合至第二電晶體T2的第一電極。
在某些實施例中，例如在圖3與5B的示範實施例中，第一電晶體T1’可以是P型電晶體，且第一電晶體T1’的第一電極可以相應於源極電極，而第一電晶體T1’的第二電極則可以相應於汲極電極。在如此的實施例中，源極電極可以耦合至個別的選擇訊號線SEL，而汲極電極則可以耦合至第二電晶體T2的第一電極。
利用在此所說明的一個或者多個特徵之觸控式螢幕面板之實施例，例如圖5A與5B的觸控式螢幕面板，可以包含一相應於每個感測區域中感測器單元之光感測器電路。在實施例中，感測區域可以矩陣的型式配置。可以藉由與第一至第m輸出訊號線O1~Om交錯的第一至第n選擇訊號線SEL1~SELn之個別部分來界定感測區域。
如果使用者使用諸如手指等碰觸到感測器單元以諸如矩陣型式配置於其上的面板時，入射在位於所碰觸區域的感測器單元上的光線強度便可以改變，而可以基於光線的變化，檢測到從感測器單元所輸出的電壓數值，所以可以判斷使用者碰觸的位置。
更特別的是，例如在某些實施例中，如果使用者碰觸特定面板上的區域，則為於所碰觸的區域之感測器單元便可以從位於未被使用者碰觸的面板另一位置上之感測器單元輸出不同的電壓。因此，實施例可以致使能夠判斷出所碰觸到的面板位置。
在實施例中，高準位的選擇訊號[SEL]可以分別施加至n條選擇訊號線SEL。更特別的是，在實施例中，於某一資料框週期之期間內，如此的高準位選擇訊號[SEL]可以循序地施加至第一至第n選擇訊號線SEL1~SELn。根據該高準位之選擇訊號[SEL]，於某一資料框週期之期間內，初始化電源供應端同樣也可以循序地施加至諸如個別第三電晶體T3的閘極電極。就其本身而論，例如於某一資料框週期之期間內，高準位的第一電源與初始化電源VINT可以循序地施加至與相應的某些第三電晶體T3與n條選擇訊號線SEL所相關連的光感測器單元之感測器電路。
因此，利用在此所說明的一個或多個特徵之觸控式螢幕面板可以 適用於判斷每個資料框週期所碰觸到的位置。
實施例可以提供一種觸控式螢幕面板，其附加於平面顯示器裝置的前表面。利用在此所說明的一個或多個特徵之光感測器電路實施例同樣也可以施加至以平面顯示器面板整合形成之螢幕面板。
在某些實施例中，選擇訊號[SEL]可以於某一資料框週期之期間內循序地施加至複數條選擇訊號線SEL，致使選擇訊號線SEL與選擇訊號[SEL]可以分別相應於平面顯示器面板的掃描線與掃描訊號。在如此的實施例中，例如當用來驅動觸控式螢幕面板的某一個資料框之週期相同於用來驅動平面顯示器面板的某一資料框之週期，則施加至觸控式螢幕面板的選擇訊號[SEL]便可以相應於施加至平面顯示器面板的掃描訊號。
例如，當以諸如120Hz驅動觸控式螢幕面板以及平面顯示器面板時，某一資料框之週期便可以相同，致使於某一資料框週期期間內所循序施加的選擇訊號[SEL]與掃描訊號可以一起施加。實施例可以提供一種包含觸控式螢幕面板之平面顯示器，其中觸控式螢幕面板之選擇訊號線SEL可以相應諸如耦合至顯示器的掃描線，並且可以致使觸控式螢幕面板以及平面顯示器面板能夠更為精簡地整合形成。
在此已經揭露了示範實施例，而儘管利用特定的專有名詞，然而僅以通稱及說明意涵來使用與詮釋之，而非限制之目的。所以，熟知該項技術者將會了解到可以從事型式與細節各種不同的改變，而不違反依照以下的申請專利範圍所提出的本發明之精神與範疇。
C‧‧‧電容器
PD‧‧‧光接收組件
Sout‧‧‧輸出終端
T1‧‧‧第一電晶體
T2‧‧‧第二電晶體
T3‧‧‧第三電晶體
SEL‧‧‧選擇訊號線
O‧‧‧輸出訊號線
VDD‧‧‧第一電源供應端
VSS‧‧‧第二電源供應端
VINT‧‧‧初始化電源

Claims (19)

  1. 一種光感測器電路，包含：一耦合至第一電源供應端之光接收組件；一耦合於光接收組件與第二電源供應端之間的電容器；一第一電晶體，其包含閘極電極，該閘極電極耦合至電容器之第一電極；以及一第二電晶體，其包含閘極電極，該閘極電極耦合至選擇訊號線，其中：第一電晶體耦合於選擇訊號線與第二電晶體的第一電極之間，以及第二電晶體則耦合於第一電晶體的第二電極以及輸出訊號線之間；其中，第一電晶體包含一耦合於選擇訊號線以及第二電晶體的閘極電極之第一電極，其中施加至選擇訊號線的選擇訊號適用以同時為施加至第一電晶體第一電極之電源電壓、以及施加至第二電晶體閘極藉以控制第二電晶體ON/OFF狀態之控制訊號。
  2. 如申請專利範圍第1項所述之光感測器電路，進一步包含一第三電晶體，其包含一耦合至初始化電源供應端之閘極電極，該第三電晶體可以耦合於第二電源供應端以及輸出訊號線之間。
  3. 如申請專利範圍第1項所述之光感測器電路，其中的光接收組件為一種PIN二極體、PN二極體或者光耦合器，其具有耦合至電容器第一電極之陰極、以及耦合至第一電源供應端之陽極。
  4. 如申請專利範圍第1項所述之光感測器電路，其中的電容器包含一耦合至第二電源供應端之第二電極，而電容器的第一電極則是耦合至光接收組件之陰極以及第一電晶體之閘極電極。
  5. 如申請專利範圍第1項所述之光感測器電路，其中的第二電晶體包含一耦合至相應於輸出終端的輸出訊號線之第二電極。
  6. 如申請專利範圍第5項所述之光感測器電路，其中的第二電晶體為一種N型電晶體，且第二電晶體之第一電極相應於源極電極，而第二電晶體之第二電極則是相應於汲極電極。
  7. 如申請專利範圍第2項所述之光感測器電路，其中的第三電晶體包含一耦合至第二電源供應端之第一電極以及一耦合至相應於輸出終端的輸出訊號線之第二電極。
  8. 如申請專利範圍第7項所述之光感測器電路，其中的第三電晶體為一種N型電晶體，且第三電晶體之第一電極相應於源極電極，而第三電晶體之第二電極則相應於汲極電極。
  9. 如申請專利範圍第1項所述之光感測器電路，其中的第二電源供應端適用以供應低準位之電壓或者接地電壓。
  10. 如申請專利範圍第1項所述之光感測器電路，其中的第一電晶體包含一耦合至選擇訊號線之第一電極。
  11. 如申請專利範圍第10項所述之光感測器電路，其中的第一電晶體為一種N型電晶體，且第一電晶體之第一電極相應於汲極電極，而第一電晶體之第二電極則相應於源極電極。
  12. 如申請專利範圍第10項所述之光感測器電路，其中的第一電晶體為一種P型電晶體，且第一電晶體之第一電極相應於源極電極，而第一電晶體之第二電極則相應於汲極電極。
  13. 如申請專利範圍第1項所述之光感測器電路，其中的第一電源供 應端適用以交替施加高準位電壓以及低準位電壓，其中當施加高準位電壓時，光接收組件便會處於順向偏壓狀態，而當施加低準位電壓時，光接收組件則會處於逆向偏壓狀態。
  14. 一種驅動光感測器電路之驅動方法，包含：於資料框週期的第一週期之期間內，在第一電源訊號之高準位電壓狀態下，將第一電源訊號施加至光接收組件的陽極，藉以將相應於所施加的第一電源訊號之電壓儲存於一電容器之中，並且基於所施加的第一電源訊號之電壓，初始化第一電晶體之閘極電極；於資料框週期的第二週期之期間內，在第一電源訊號之低準位電壓狀態下，將第一電源訊號施加至光接收組件的陽極，並且依據入射在光接收組件上的光線量所產生之的光漏電流，基於施加至第一電晶體的閘極之電壓，將儲存在電容器中的電壓放電；以及於資料框週期的第三週期之期間內，將具有高準位電壓的選擇訊號施加至選擇訊號線，選擇訊號線耦合至第一電晶體的第一電極與第二電晶體，第二電晶體耦合於第一電晶體的第二電極與輸出訊號線之間，而最後輸出一輸出訊號，該輸出訊號具有基於入射在光接收組件上的光線量之電壓數值。
  15. 如申請專利範圍第14項所述之光感測器電路之驅動方法，進一步包含：於第K個資料框的第一週期之期間內，維持第(K-1)個框週期第三週期的輸出訊號之最終電壓、以及基於該最終電壓而執行取樣處理。
  16. 如申請專利範圍第14項所述之光感測器電路之驅動方法，其中在某一個資料框的第一、第二、以及第三週期之間，可以實現資 料框的第二週期為時間最長者。
  17. 如申請專利範圍第14項所述之光感測器電路之驅動方法，進一步包含：於第二週期的特定週期之期間內，將高準位初始化電源施加至第三電晶體之閘極電極，藉以導通第三電晶體，並且基於第二電源供應端之電壓而初始化輸出終端之電壓。
  18. 如申請專利範圍第14項所述之光感測器電路之驅動方法，其中的第一電晶體之第一電極耦合至選擇訊號線以及第二電晶體之閘極電極，其中施加至選擇訊號線的選擇訊號適用以同時為施加至第一電晶體第一電極之電源電壓、以及施加至第二電晶體的閘極藉以控制第二電晶體ON/OFF狀態之控制訊號。
  19. 一種觸控式螢幕面板，包含：複數條順著第一方向延伸之選擇訊號線；複數條順著第二方向延伸之輸出訊號線，該第一方向與第二方向交錯；以及複數個配置於由選擇訊號線與輸出訊號線個別部分所界定的個別區域中之感測器單元，每個感測器單元皆耦合至個別的選擇訊號線與輸出訊號線；其中每個感測器單元包含：一耦合至一第一電源供應端之光接收組件；一耦合於光接收組件與第二電源供應端之間的電容器；一第一電晶體，其包含耦合至電容器之第一電極的閘極電極；以及一第二電晶體，其包含耦合至選擇訊號線的閘極電極，其中：第一電晶體耦合於選擇訊號線以及第二電晶體的第一電極之間， 以及第二電晶體則耦合於第一電晶體的第二電極以及輸出訊號線之間；其中，第一電晶體包含一耦合於選擇訊號線以及第二電晶體的閘極電極之第一電極，其中施加至選擇訊號線的選擇訊號適用以同時為施加至第一電晶體第一電極之電源電壓、以及施加至第二電晶體閘極藉以控制第二電晶體ON/OFF狀態之控制訊號。
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